浦江饭店灵异事件:关于初二物理知识

静止物体；
重力

重力是由于地球吸引而使物体受到的力。

重力并不等于地球对物体的引力。由于地球本身的自转，除了两极以外，地面上其他地点的物体，都随着地球一起，围绕地轴做匀速圆周运动，这就需要有垂直指向地轴的向心力，这个向心力只能由地球对物体的引力来提供，我们可以把地球对物体的引力分解为两个分力，一个分力F1，方向指向地轴，大小等于物体绕地轴做匀速圆周运动所需的向心力；另一个分力G就是物体所受的重力(图示)其中F1=mw2r(w为地球自转角速度，r为物体旋转半径)，可见F1的大小在两极为零，随纬度减少而增加，在赤道地区为最大F1max。因物体的向心力是很小的，所以在一般情况下，可以认为物体的重力大小就是万有引力的大小，即在一般情况下可以略去地球转动的效果。

重力大小呆以用测力计测量，物体对测力计的拉力或压力的大小就是重力的大小。

重力的大小除可用万有引力大小计算以外，还可以由牛顿第二定律F=ma计算，这时重力可以写成：G=mg。重力是矢量，它的方向总是竖直向下的。重力的作用点在物体的重心上。

此外，有密度较大的矿石附近地区，物体的重力要比周围地区稍大些，利用重力的差异可以探矿，这种方法叫重力探矿。

重心

一个物体的各个部分都受到地球对它们的作用力，这些力的合力就是物体的重力，这些合力的作用点就叫物体的重心。

质量分布均匀、形状规则物体的重心位置就在物体的几何中心处，如均匀球体的重心在它的球心。质量分布不均匀物体的重心位置除了跟它的形状有关外，还与它的质量分布情况有关，例如起重机的重心随着提升重物质量和高度而变化。

一个物体的重心是个固定点，与物体的放置位置和运动状态无关；重心的位置也不一定在物体上，例如质量分布均匀圆环的重心位于圆环的圆心处。

用实验——悬挂法可以找出质量不均匀或形状不规则物体的重心：将物体悬挂，并使其平衡，这时重力的作用点一定在悬线方向上，再换一个悬挂点，新的悬线也一定通过重心，前后两线的交点就是重心的位置。

重心位置还可以利用转动平衡条件通过计算来求得。
2.2.2 平衡力
1) 定义: 作用在一个物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，并且在同一直线上，这两个力就彼此平衡，也即这两个力为一对平衡力。

2) 数学表达:

特征: 平衡力作用在同一个物体上，其合力为0;互为平衡力的二力的性质不一定相同。

3) 举例:

例：如图6，斜块在F作用下仍保持静止，则斜块受到两对平衡力：

重力G与地面对斜块的弹力N

推力F与地面对斜块的摩擦力f

必须强调，平衡力是作用在同一物体上。

作用力与反作用力—牛顿第三定律的教学策略设计
3.1 力是物体间的相互作用—从力的产生原因说起
自然界的物体是相互联系，相互影响，相互作用的。物体间的力具有相互性。为了形象直观地说明力是物体间的相互作用，可以利用生活中的现象和实验来表现力的相互性。通过大量的常见现象和实验启发学生思考，从中发现它们的联系和共性。

1) 举例：

例1：

a. 文字描述：地球对人有吸引作用，人对地球也有吸引作用。

b. 研究对象：人，地球

c. 原因：重力

d. 图示：如图7 图7

e. 结论：人与地球的作用是相互的。（提升：重力的作用是相互的。）

例2：

a. 文字描述：重物放在海绵垫上，海绵被压。

b. 研究对象：重物，海绵

c. 原因：弹力

d. 图示：如图8

e. 结论：重物与海绵的作用是相互的。（提升：弹力的作用是相互的。）

例3：

a. 文字描述：玩具汽车在板上的运动。

b. 研究对象：玩具汽车，木版

c. 原因：摩擦力

d. 图示：如图 9

e. 实验：先使玩具汽车的轮（驱动轮）上紧发条，使它作逆时针转动，然后抓住汽车顶部把它按在垫着试管的薄木版，在起点处转动的后轮给木板向右的作用力f，于是木板向右运动；再把汽车拿起，使木板制动，然后使后轮再转动，把玩具汽车放在木板上，可以看到木板向右运动，玩具汽车向左运动。

f. 结论：后轮对木板施加向右的作用力的同时，木板对后轮施加向左的反作用力，即玩具汽车与木板的作用是相互的。（提升：摩擦力是相互的，且同时产生，同时消失。）

例4：

a. 文字描述：同名磁极相吸，异名磁极相斥。

b. 研究对象：小磁铁1，小磁铁2

c. 原因：磁场力

d. 图示：如图10

e. 实验：在水面上放两个软木塞，一个软木塞上放小磁铁1，另一个软木塞上放小磁铁2，当同名磁极相对时，互相排斥，两木塞向相反方向运动；当异名磁极相对时，互相吸引，作相向运动。

f. 结论：两磁铁间的作用是相互的。（提升：磁场力是相互的。）

例5：

a. 文字描述：带电的通草球之间的作用。

b. 研究对象：带电体1，带电体2

c. 原因：静电力

d. 图示：如图11

e. 实验：两个通草球1、2，使通草球1带正电，通草球2带负电，当两通草球靠近时，互相吸引；然后使通草球2带正电，再将两通草球靠近，互相排斥。

f. 结论：两通草球的作用是相互的。（提升：电场力是相互的。）

由这些例子然后归纳出结论，根据认识建构理论，启发学生从具体实例归纳它们共同的特征和性质，从而上升到理论。

2) 概括结论：两个物体间的作用是相互的。

3) 指出: 物体间相互作用的这一对力,叫做作用力与反作用力,把其中一个叫做作用力,另一个力叫做反作用力.

4) 进一步概括结论：作用力与反作用力是同一性质的力(与平衡力不同点之一);作用在不同物体上(与平衡力不同点之二);同时存在，同时消失（变化）。

3.2 探讨作用力与反作用力之间的关系—从力的三要素谈起
作用力与反作用力是相互联系的，同时存在，同时消失，那么它们两者之间有什么联系？

提出问题，让学生自由讨论，从哪些方面去比较？又怎样寻找和得到它们的联系呢？根据认知建构理论，学生探询新的知识和科学理论时，会依据原有认识试探性的从力的大小、方向、作用点等方面去比较。因此教师只要适当的提示引导即可。

演示实验：把两个弹簧秤A和B联结在一起（如图12），用手拉弹簧秤A，可以看到两个弹簧秤的指针同时移动，弹簧秤B的示数指出弹簧秤A对它的作用力F的大小，而弹簧秤A的示数指出弹簧秤B对它的反作用力F的大小。可以看出，两个弹簧秤的示数是相等的。改变手拉弹簧秤的力，弹簧秤的示数也同时随着改变（同时增大，同时减少，同时为零），但两个弹簧秤的示数总相等，方向总相反。

结论：两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上，且在同一条直线上。

3.3 牛顿第三定律
1) 定律：两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。

2) 数学表达：F=--F′

3) 物理意义：牛顿第三定律指出了物体之间的相互作用力的情况，物体之间的作用力与反作用力既是同时存在，又是同时消失的，并且大小相等方向相反地作用在两个物体上，作用力与反作用力不能相互抵消。

4) 应用：

例1：人走路时，人与地球间的作用力与反作用力的对数有几对？

（3对，如图13, 人与地球相互作用的引力、弹力和摩擦力，即G与G ′、N与N′、f与f′）

例2：既然锤子和木楔间的作用力与反作用力大小相等，方向相反，在同一条直线上，为什么钉子还能钉进木头里去？（如图14）

例3：拖车拉卡车的作用力和卡车拉拖车的反作用力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，为什么拖车还能拉着卡车前进？（如图15）

通过学生讨论分析，进一步理解牛顿第三定律。

3.4 作用力与反作用力和平衡力的相互比较
对于初学者，总是很容易将作用力与反作用力和平衡力混淆，在教学过程中要强调作用力与反作用力和平衡力之间的区别。

以上3.3中的例2、例3实际为一个问题，即错误的认为作用力与反作用力为一对平衡力。

实例1. 物体A静放在水平面上，如图16，分析它的受力情况，并找出每个力的反作用力。

（先由学生做，后由教师讲评）

物体受重力G（施力物体为地球），弹力（支持力）N（施力物体为地面），G与N是一对平衡力。G的反作用力是物体A对地球的引力G′；N的反作用力是物体对地面的弹力（压力）N′，G与N作用在同一物体A上，G与N不同性质。G与G′、N与N′作用在不同物体上，G与G′、N与N′为同性质力。

图16 图17

实例2. A、B两物体置于光滑水平桌面上，如图17，在水平力F的作用下一起向右运动。分析A、B的受力，并指出这些力哪些是平衡力，哪些是一对作用力与反作用力。

分析：A物体受4个力的作用：重力G 、支持力N 、B物体对其弹力N ，水平推力F；B物体受3个力的作用：重力G 、支持力N 、A物体对其弹力N 。NA和GA是作用在A物体上的一对平衡力，NB和GB是作用在B物体上的一对平衡力，NBA和NAB是一对作用力和反作用力，分别作用在A、B物体上。

归纳总结并列表比较一对作用力与反作用力和一对平衡力的区别：

一对平衡力
一对作用力与反作用力

共同点
大小相等，方向相反，作用在同一条直线上

不

同

点
（1）两个力作用在同一物体上

（2）两个力的性质不一定相同

（3）一个力的产生、变化和消失并不一定影响另一个力

（4）两个力共同作用，效果是使物体平衡
（1）两个力作用在相互作用的两个不同物体上

（2）两个力的性质一定相同

（3）两个力同时产生，同时变化，同时消失

（4）两个力各有各的作用效果